通过对神东矿区大柳塔煤矿52304综采工作面7.0 m支架开采时端面漏冒的现场实测、模拟实验与理论分析,从特大采高综采工作面覆岩关键层"悬臂梁"结构运动对直接顶作用的角度,阐述了端面漏冒的发生机理,并提出了相应的控制对策。结果表明:综采工作面的端面漏冒不仅与顶板岩性、构造和裂隙发育以及支护工况有关,还与关键层破断块体的回转运动密切相关。特大采高综采工作面覆岩第1层关键层易破断进入垮落带而形成"悬臂梁"结构,不同于低采高综采工作面关键层稳定铰接的"砌体梁"结构,由于其破断块体后方无水平的侧向约束力,它将无法形成自稳的承载结构;当支架初撑力不足以平衡该"悬臂梁"破断块体及其上覆垮落带岩层的载荷时,易造成该块体发生失稳错动而切割直接顶,从而导致贯穿式的端面漏冒的发生。这是造成52304特大采高综采工作面在顶板完整、煤壁片帮并不突出的条件下,仍发生严重端面漏冒的主要原因。由此提出了以提高支架初撑力来防止关键层"悬臂梁"破断块体发生失稳错动为思路的端面漏冒控制对策,并依此确定了52304综采工作面7.0 m支架的合理初撑力为12 405 kN,现有支架的初撑力仍显不足。

随着采煤机械化程度越来越高,组成工作面生产系统的人、机、环境系统越来越复杂,系统可靠性的高低将直接影响工作面的产量,同时工作面长度的不同又将对系统可靠性产生影响。结合晋煤集团寺河煤矿实际,基于工作面单产与系统可靠性关系对大采高综采工作面长度进行了详细的分析研究,得到此条件下保证高产高效的工作面最优长度,以期对条件相似矿井开拓布置有一定的借鉴或参考意义。

为了满足煤矿井下工作面跟机自动化连续采煤需求,设计了一种用于工作面液压支架对齐的激光对位传感器,详细介绍了基于激光对位传感器的移架对齐原理及传感器的软硬件设计。该传感器采用小型化设计,具有安装方便、价格低廉等优点。井下工业性实验结果表明,将该传感器应用在跟机自动化采煤中,可使工作面走向的相邻液压支架间的平均对齐精度达到30mm。

为得到U型综采工作面采空区的流场分布,根据11124工作面实际情况建立了采空区二维物理模型,利用FLUENT软件及自适应网格加密技术对所建模型进行数值模拟研究。模拟得到的工作面风速分布与实测数据基本吻合,从而验证了数值模拟结果的合理性。研究表明:工作面向采空区漏风主要发生0~20 m范围内,漏入采空区的风量在此区域内有部分返回工作面,而大部分漏风量在工作面倾向140~160 m返回工作面;采空区风速等值线在倾向方向上并不对称;在采空区走向方向,漏风风速呈逐渐减小趋势。

为解决智能化综采工作面关键技术难题之一的开采设备协同控制问题，提出了基于数据驱动的综采装备仿人智能协同控制模型，重点研究了大数据背景下智能综采装备的协同控制知识自学习、开采行为自决策、分布协同自运行等关键技术理论与方法。具体包括：从数据应用的角度分析了智能综采系统的数据特点，阐明了智能综采的三大数据化特征：泛在感知(数据获取)、信息融合(数据挖掘)、智能控制(数据决策)；构建了面向经验操作员决策过程表征的综采装备协同控制框架；提出了基于扩展有限状态机的综采装备运行状态演化方法和基于多标记决策信息系统的综采装备运动行为模式学习方法，来实现数据驱动下智能综采装备行为决策知识的获取；提出了面向经典采煤工艺过程的综采装备行为模态类的决策知识划分方法和基于CBR与RBR融合的决策行为混合推理方法，来实现智能综采装备动作行为的自主决策；探讨了人工控制模式下综采装备驾驶员控制策略的表征方法，发展了具有自学习、自决策、工况自适应的综采“三机”仿人智能协同控制方法；给出了基于平行系统理论的平行综采技术逻辑，为综采装备协同控制的研究提供方法。所提综采装备协同控制系统为大数据背景下的综采生产系统的协同控制提

为了分析13101综采工作面软岩段快速掘进过程中的围岩变形情况和巷道支护效果,采用现场实测的方法对巷道表面位移和顶板离层情况进行监测分析。从监测的结果可以看出:巷道的围岩变形主要发生在掘后的7 d内,占巷道总变形量的大约70%;巷道掘后的第二天是巷道围岩变形量的速度峰值,两帮位移变形量的平均速度峰值大约是12 mm,顶板位移变形量的平均速度峰值大约是11 mm。对比本矿井历史监测数据,说明该项快速掘进支护技术应用效果良好。

通过在卧龙湖煤矿102综采工作面安装中采用SQ-80无极绳绞车运输液压支架,有效的提高了工作效率、加大了安全系数、减少了工作强度,为在倾斜巷道远距离运输重型设备提供了现场实践。

以河南能源焦煤公司九里山矿15051综采工作面回风巷20m范围内为例,介绍迈步式超前支护液压支架的设计目的、结构特点、技术参数及在井下的使用效果,为类似情况提供借鉴经验。

为大力推进煤矿安全建设,芦岭矿Ⅲ11软岩工作面决定采用安装超前支架作为两巷超前支护形式。根据工作面两巷顶板特征,选用了支护强度高、支护面积大、支护速度快、操作维护简便的ZQL2×5000/21/40型两列交替自移式支架,机、风巷分别采用双列背、对向安装。其成功应用改变了芦岭矿传统的抹帽挑棚超前支护方式,有效地解决了长期存在的劳动强度高、施工工序费时、材料浪费严重的问题,消除了密集回棚的危险、大大优化了人员配置、节省了大量材料,能够与高产高效综采模式相匹配,为其他工作面相似支架的安装提供宝贵的经验。

综采工作面在回采期间受采动压力、构造应力以及上覆岩层重力等影响,工作面顺槽压力加大,经常出现顶板下沉、底板鼓起等现象,不仅影响着工作面高效回采,而且很容易发生安全事故。西山煤电集团马兰矿对28302回风顺槽(502巷)采取架设工字钢棚及迈步式超长锚索支护煤壁等超前支护方法,保证了工作面安全顺利回采。